GH4169高温合金板材热成形精度及微观组织控制

摘要

随着航空航天行业的快速发展,对GH4169高温合金试件的使用性能以及尺寸精度的要求越来越高。GH4169合金室温塑性很好,但是该合金强度、硬度高,冷成形时的变形抗力和弹性恢复比较大,而采用热成形的成形方法可以降低变形抗力,减小弹性恢复,提高成形精度。
　　本文对GH4169高温合金板材的高温变形行为、显微组织演变规律以及热成形工艺进行了研究。通过GH4169合金的高温拉伸试验,得到了GH4169高温合金的材料参数以及本构方程,并分析了在不同温度,不同变形量下的GH4169高温合金的组织变化情况。讨论了GH4169高温合金板材在不同加热时间下的晶粒演变规律,得到了晶粒长大动力学方程。进行了GH4169高温合金试件的热成形过程的有限元模拟,根据模拟结果确定了工艺参数,并进行了热成形试验,最后对试件成形质量进行了评价。
　　进行了GH4169高温合金板材热拉伸试验,通过线性回归的方法得到了GH4169高温合金在高温拉伸时应变速率以及变形温度对峰值流动应力的影响, lnσp和lnε?、σp和lnε?、lnsinh(ασp)和lnε?以及lnsinh(ασp)和1000/T之间都呈线性关系,其中lnsinh(ασp)和lnε?的平行度最好,因此选用双曲正弦模型描述GH4169合金,并得到了其本构方程。
　　进行了GH4169高温合金板材在不同保温时间的显微组织分析,可知温度越高,晶粒的生长速度越快;保温时间越短,晶粒的生长速度越快,随着保温时间的延长,晶粒的生长速度逐渐放缓。对GH4169高温合金在不同加热温度,不同变形量的拉伸显微组织进行了观察。在拉伸时,GH4169合金组织的方向性不明显,随着温度的升高晶粒长大,随着变形量的增加晶粒细化。
　　使用DEFORM3D对GH4169高温合金热成形过程进行了有限元模拟,选定了压下速度为25mm/s,出炉温度为1020℃。并根据选定的工艺参数进行了热成形试验,进行了成形件尺寸精度分析。分析成形缺陷,考虑线膨胀系数的影响对模具的尺寸和相关的工艺参数进行了修正,完善热成形试验过程,得到了精度和微观组织符合要求的成形件。

目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1引言

1.2GH4169高温合金及其特点

1.3GH4169高温合金的热成形

1.4影响热成形精度的因素

1.5课题来源及意义

1.6本文主要研究内容

第2章试验材料、设备及方案

2.1试验材料

2.2试验设备

2.3试验方案

第3章GH4169高温合金的高温拉伸变形行为

3.1引言

3.2GH4169高温合金高温拉伸试验

3.3变形条件对GH4169合金高温拉伸流动应力的影响

3.4本章小结

第4章GH4169高温合金热变形的组织演变

4.1引言

4.2温度对GH4169高温合金组织的影响

4.3高温拉伸变形对GH4169高温合金组织的影响

4.4本章小结

第5章GH4169高温合金热成形精度影响因素分析

5.1引言

5.2GH4169高温合金试件的分析

5.3GH4169高温合金热成形模具设计

5.4GH4169高温合金圆环压缩试验及摩擦系数的测定

5.5GH4169高温合金试件热成形的有限元分析

5.6热成形工艺参数的初步确定

5.7本章小结

第6章GH4169高温合金试件的热成形过程

6.1引言

6.2GH4169高温合金热成形模具的制造

6.3GH4169高温合金试件热成形试验

6.4GH4169高温合金试件成形质量评价

6.5本章小结

结论

参考文献

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致谢